3.8 复合函数的导数 [法则4] 如果函数y=f(u)对u可导,函数u=g(x)对x可导, 则复合函数y=f[g(x)]对x也可导,且yx'=yu'·ux'。 即复合函数对自变量的导数等于函数对中间变量的 导数乘以中间变量对自变量的导数。 证明:设Δy、Δu、Δx分别为y、u、x的增量 因为u=g(x)在x处可导,所以u=g(x)在x处连续 当Δx→0时Δu→0。 由 和 可得 即 yx’=yu’·ux’
例 3.17 求下列函数的导数 ⑴ ⑵ ⑶ 解:⑴ 设y= ,u=2x+1, yx’=yu’·ux’= ⑵ yx'=-4(1-3x)-5(1-3x)'=12(1-3x)-5 ⑶ yx'=
例 3.20 求下列函数的导数 ⑴ y=ln cosx+cos(lnx) ⑵ y=(2x2-3) 解:⑴ ⑵
3.9 反函数的导数 [法则5] 已知严格单调函数y=f(x)是严格单调函数x=g(y) 的反函数,且x=g(y)在点y处的导数不为零,那么 y=f(x)在x处可导,且 1.反三角函数的导数 ⑴ (arcsinx)'= (-1<x<1) ⑵ (arccosx)'= (-1<x<1) ⑶ (arctgx)'= (-∞<x<+∞) ⑷ (arcctgx)'= (-∞<x<+∞)
例 3.20 求下列函数的导数 ⑴ y=x arcsinx ⑵ y=arccos (a>0) ⑶ y=arctg2x 解: ⑴ ⑵ ⑶
2.指数函数的导数 ⑴ (ex)'=ex 证明: ∵指数函数y=ex与对数函数x=lny互为反函数, 而xy'=(lny)'= ∴yx'= =y=ex ⑵ (ax)'=axlna ∵指数函数y=ax与对数函数x=logay互为反函数, 而xy'=(logay)'= ∴yx'= =ylna=axlna
例 3.24 求下列函数的导数 ⑴ y=x3ex ⑵ y=e3x+a5x ⑶ y=eaxcosbx 解: ⑴ y'=3x2ex+x3ex ⑵ y'=e3x·3+a5xlna·5 =3e3x+5a5xlna ⑶ y'=eax·a·cosbx+eax(-sinbx·b) =eax(acosbx-bsinbx)
[导数公式表] y=C (C为常数) y’=0 y=xα(α为实数) y’=αxα-1 y=logax y’= y=lnx y’= y=ax y’=axlna y=ex y’=ex y=sinx y’=cosx y=cosx y’=-sinx y=tgx y’=sec2x y=ctgx y’=-csc2x y=arcsinx y’= y=arccosx y’= y=arctgx y’= y=arcctgx y’=
整理得 3.10 隐函数的导数 所谓隐函数是指y是x的函数,但y与x之间的关系 只能由F(x,y)=0给出,而不易化成y=f(x)的形式 的函数。 例 3.27 已知x3+y3=3axy,求yx' 解:把y看成是x的函数,则y3、3axy是复合函数, 等式两边同时对x求导,得 3x2+3y2·y'=3ay+3ax·y' 整理得
[对数求导法] 例 3.29 求y= 的导数 解:两边取对数,得 lny= [ln|x-1|+ln|x-2|-ln|x-3|-ln|x-4|] 两边对x求导,得 所以 例 3.30 求y=xsinx的导数 解:两边取对数,得 lny=sinx·lnx
3.12 高阶导数 [定义] 函数y=f(x)的导数f'(x)的导数[f'(x)]'叫做f(x)的二阶导数,记作f”(x)或y”, y=f(x)的二阶导数f”(x)的导数[f”(x)]'叫做f(x)的三阶导数,记作f'''(x)或y''', 依此类推,y=f(x)的 n-1 阶导数的导数叫做f(x)的 n 阶导数,记作f(n)(x)或y(n), 二阶及二阶以上的导数,统称为高阶导数。
例 3.33 设y=excosx,求y'和y” 解:y’=excosx+ex(-sinx) =ex(cosx-sinx) y”=ex(cosx-sinx)+ex(-sinx-cosx) =-2exsinx 例 3.36 求函数y=ax的n阶导数 解:y’=(lna)ax y”=(lna)2ax ……………… y(n)=(lna)nax
3.13 微分的概念及其几何意义 1. 微分是函数增量的近似值 ∵ ∴ Δy≈f'(x)Δx 我们把等式右边的部分称为函数y的微分,记作dy 即Δy≈dy 2. 微分的定义 设函数y=f(x)在x处可导,则称f'(x)Δx为函数y 在点x处的微分,记作dy,即dy=f'(x)Δx 考察函数y=x,则dx=dy=(x)'Δx=Δx 故微分又可表示为dy=f'(x)dx
3. 微商的概念 ∵dy=f'(x)dx ∴ f'(x)= 即导数等于函数的微分与自变量的微分的商, 叫做微商 同样,我们也可以用 表示 f”(x), ……………… 用 表示 f(n)(x)。
4. 微分的几何意义 如图, PN=Δx,P'N=Δy, P’ f'(x)=tg∠TPN= T TN=f'(x)Δx=dy P N 所以,Δy表示曲线的纵坐标的改变量 dy表示切线的纵坐标的改变量。 这就是微分的几何意义。
3.14 微分的运算 由微分表达式dy=f’(x)dx可以看出,求函数的 微分只要用函数的导数乘以自变量的微分即可。 例3.40 求函数y= 的微分 解:dy=[ ]’dx [注意] 在求微分的结果中,千万不要漏写最后面的dx
[微分公式表] y=C (C为常数) dy=0 y=xα(α为实数) dy=αxα-1dx y=logax dy= dx y=lnx dy= dx y=ax dy=axlnadx y=ex dy=exdx y=sinx dy=cosxdx y=cosx dy=-sinxdx y=tgx dy=sec2xdx y=ctgx dy=-csc2xdx y=arcsinx dy= dx y=arccosx dy= dx y=arctgx dy= dx y=arcctgx dy= dx
[微分的四则运算法则] ⑴ d(u±v)=du±dv ⑵ d(uv)=udv+vdu ⑶ 例3.41 设y=2x4-3ex+cosx,求dy 解:dy=d(2x4-3ex+cosx)=d(2x4)-d(3ex)+d(cosx)=8x3dx-3exdx-sinxdx=(8x3-3ex-sinx)dx 例3.42 设y=e-axsinbx,求dy 解:dy=d(e-axsinbx)=e-axd(sinbx)+sinbxd(e-ax) =e-axcosbx·bdx-ae-axsinbxdx =e-ax(bcosbx-asinbx)dx
[用换元法求微分] 例3.43 求函数y=esinx的微分 解:令u=sinx,则du=cosxdx 原函数换元后变为y=eu 则dy=eudu=esinxcosxdx [注意] 用换元法解题时,在最后结果里不应有中间变量u,只能包含x。
[习题选讲] P.171 复习题三 4⑴ 证明可导偶函数的导函数为奇函数 证明: 设f(x)是偶函数, 则f(-x)=f(x),f(-x+Δx)=f(x-Δx) 设g(x)=f'(x),则g(x)= g(-x)= =-g(x) ∴g(x)是奇函数。
作业: P.161 3 ⑴⑵⑷⑸⑹⑺⑼⑾⑿⒀⒁, 4 ⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑿, 6 ⑶⑷,8 ⑵⑶⑷, 10 ,11 P.170 2 ⑴⑵⑶⑷⑹,3 P.171 2 ⑴⑵⑶⑷⑹,